🏴‍☠️ 😪 🍁 Do-it-yourself-Tisch-Roboterarm aus Plexiglas auf Do-it-yourself-Servos oder Reverse Engineering uArm 🛎️ 🐆 🤟🏾

Hallo Giktayms!

Ich möchte Ihnen die Ergebnisse des Reverse Engineering von uArm vorstellen - einem einfachen Plexiglas-Desktop-Manipulator für Servos.

Das uArm-Projekt von uFactory hat vor mehr als zwei Jahren Spenden für Kickstarter gesammelt. Von Anfang an sagten sie, dass es ein offenes Projekt sein würde, aber gleich nach dem Ende des Unternehmens hatten sie es nicht eilig, den Quellcode hochzuladen. Ich wollte nur Plexiglas nach ihren Zeichnungen schneiden und das ist alles, aber da es keine Quellcodes gab und auf absehbare Zeit nicht vorgesehen war, begann ich, das Design der Fotos zu wiederholen.

Jetzt sieht meine Robo-Hand so aus:

Ich habe zwei Jahre lang langsam gearbeitet, vier Versionen erstellt und viel Erfahrung gesammelt. Beschreibung, Projektverlauf und alle Projektdateien finden Sie unter dem Schnitt.

Versuch und Irrtum

Als ich anfing, an den Zeichnungen zu arbeiten, wollte ich uArm nicht nur wiederholen, sondern verbessern. Es schien mir, dass es unter meinen Bedingungen durchaus möglich ist, auf Lager zu verzichten. Mir hat auch nicht gefallen, dass sich die Elektronik mit dem gesamten Manipulator dreht und ich wollte das Design des unteren Teils des Scharniers vereinfachen. Außerdem habe ich sofort angefangen, etwas weniger zu zeichnen.

Mit diesen Eingabeparametern habe ich die erste Version gezeichnet. Leider hatte ich keine Fotos von dieser Version des Manipulators (die in Gelb gemacht wurde). Die Fehler darin waren einfach episch. Erstens war es fast unmöglich, sich zu versammeln. In der Regel war die Mechanik, die ich vor dem Manipulator gezeichnet habe, recht einfach, und ich musste nicht über den Montageprozess nachdenken. Trotzdem sammelte ich es und versuchte es laufen zu lassen, und meine Hand bewegte sich kaum! Alle Teile drehten sich um die Schrauben, und wenn ich sie festzog, damit es weniger Spiel gab, konnte sie sich nicht bewegen. Wenn sie geschwächt wurde, damit sie sich bewegen konnte, traten unglaubliche Rückschläge auf. Infolgedessen lebte das Konzept nicht einmal drei Tage. Und er begann mit der Arbeit an der zweiten Version des Manipulators.

Rot war schon ziemlich arbeitsfähig. Er montierte normalerweise und konnte sich mit Schmierung bewegen. Darauf konnte ich die Software testen, aber das Fehlen von Lagern und die starken Verluste an verschiedenen Stangen machten sie sehr schwach.

Dann gab ich die Arbeit an dem Projekt für eine Weile auf, beschloss aber bald, daran zu denken. Ich entschied mich für leistungsstärkere und beliebtere Servos, vergrößerte die Größe und fügte Lager hinzu. Außerdem habe ich beschlossen, nicht sofort alles perfekt zu machen. Ich skizzierte die Blaupausen, ohne schöne Freunde zu zeichnen, und bestellte das Schneiden aus transparentem Plexiglas. Auf dem resultierenden Manipulator konnte ich den Montageprozess debuggen, Stellen identifizieren, die zusätzliche Verstärkung benötigen, und den Umgang mit Lagern lernen.

Nachdem ich genug mit einem transparenten Manipulator gespielt hatte, setzte ich mich zu den Zeichnungen der endgültigen weißen Version. Jetzt sind alle Mechaniken vollständig getestet, passen zu mir und sind bereit zu erklären, dass ich an diesem Design nichts anderes ändern möchte:

Es bedrückt mich, dass ich dem uArm-Projekt nichts grundlegend Neues bringen konnte. Als ich mit dem Zeichnen der endgültigen Version begann, hatten sie bereits 3D-Modelle auf GrabCad eingeführt. Infolgedessen habe ich die Klaue nur ein wenig vereinfacht, die Dateien in einem praktischen Format vorbereitet und sehr einfache und Standardkomponenten angewendet.

Manipulatorfunktionen

Vor dem Aufkommen von uArm sahen Desktop-Manipulatoren dieser Klasse ziemlich langweilig aus. Sie hatten entweder überhaupt keine Elektronik oder hatten eine Steuerung mit Widerständen oder hatten ihre eigene proprietäre Software. Zweitens hatten sie normalerweise kein System paralleler Gelenke und der Griff selbst änderte seine Position während des Betriebs. Wenn Sie alle Vorteile meines Manipulators sammeln, erhalten Sie eine ziemlich lange Liste:

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Arduino-. Arduino, , . C — Atmel!

Für die Montage ist es notwendig, Teile aus 5 mm dickem Plexiglas zu schneiden:

... und 3 mm:

Ich habe ungefähr 10 US-Dollar für das Schneiden all dieser Teile benötigt.

Die Basis ist auf einem großen Lager montiert:

Es war besonders schwierig, die Basis im Hinblick auf den Montageprozess zu überdenken, aber ich habe uArm-Ingenieure ausspioniert. Schaukelstühle sitzen auf einer Nadel mit einem Durchmesser von 6 mm. Es ist zu beachten, dass meine Ellbogentraktion auf dem U-förmigen Halter und uFactory auf dem L-förmigen Halter gehalten wird. Es ist schwer zu erklären, was der Unterschied ist, aber ich denke, ich habe es besser gemacht.

Die Erfassung wird separat erfasst. Es kann sich um seine Achse drehen. Die Klaue selbst sitzt direkt auf der Motorwelle:

Am Ende des Artikels werde ich einen Link zu sehr detaillierten Montageanleitungen in Fotos geben. In ein paar Stunden können Sie alles sicher drehen, wenn alles, was Sie brauchen, zur Hand ist. Ich habe auch ein 3D-Modell im kostenlosen SketchUp-Programm vorbereitet. Es kann heruntergeladen, gedreht und gesehen werden, was und wie zusammengebaut.

Elektronik

Damit Ihre Hand funktioniert, müssen Sie nur fünf Servos an das Arduino anschließen und diese von einer guten Quelle mit Strom versorgen. UArm verwendete einige Feedback-Engines. Ich habe drei konventionelle MG995-Motoren und zwei kleine Metallgetriebemotoren für die Greifersteuerung installiert.

Hier ist meine Geschichte eng mit früheren Projekten verflochten. Seit einiger Zeit unterrichte ich Arduino-Programmierung und habe für diese Zwecke sogar mein Arduino-kompatibles Board vorbereitet . Andererseits hatte ich eines Tages die Möglichkeit, billig Boards herzustellen (worüber ich auch schrieb)) Infolgedessen wurde all dies mit meinem eigenen Arduino-kompatiblen Board und einem speziellen Schild zur Steuerung des Manipulators verwendet.

Dieser Schild ist eigentlich sehr einfach. Es verfügt über vier variable Widerstände, zwei Tasten, fünf Anschlüsse für den Servoantrieb und einen Stromanschluss. Dies ist sehr praktisch in Bezug auf das Debuggen. Sie können eine Testskizze laden und eine Art zu steuerndes Makro oder ähnliches aufzeichnen. Ich werde auch einen Link zum Herunterladen der Board-Datei am Ende des Artikels geben, aber sie ist für die Herstellung mit Metallisierung von Löchern vorbereitet, sodass sie nicht für die Eigenproduktion geeignet ist.

Programmierung

Das Interessanteste ist die Steuerung des Manipulators vom Computer aus. UArm verfügt über eine praktische Anwendung zur Steuerung des Manipulators und ein Protokoll für die Arbeit damit. Der Computer sendet 11 Bytes an den COM-Port. Der erste von ihnen ist immer 0xFF, der zweite ist 0xAA und einige der verbleibenden sind Signale für Servos. Ferner werden diese Daten normalisiert und den Motoren zum Testen übergeben. Meine Servos sind an die digitalen Ein- / Ausgänge 9-12 angeschlossen, dies kann jedoch leicht geändert werden.

Mit dem Terminalprogramm von uArm können Sie bei der Steuerung der Maus fünf Parameter ändern. Wenn sich die Maus auf der Oberfläche bewegt, ändert sich die Position des Manipulators in der XY-Ebene. Raddrehung - Höhenänderung. LMB / RMB - Drücken / Lösen einer Klaue. RMB + Rad - Rotation erfassen. Es ist eigentlich sehr praktisch. Falls gewünscht, können Sie jede Terminalsoftware schreiben, die mit demselben Manipulator über dasselbe Protokoll kommuniziert.

Ich werde hier keine Skizzen bringen - Sie können sie am Ende des Artikels herunterladen.

Arbeitsvideo

Und schließlich das Video des Manipulators selbst. Es zeigt die Steuerung einer Maus, von Widerständen und eines aufgezeichneten Programms.

Referenzen

Dateien zum Schneiden von Plexiglas, 3D-Modelle, eine Kaufliste, Tafelzeichnungen und Software können am Ende meines Hauptartikels heruntergeladen werden .
Detaillierte Montageanleitung in Fotos (sorgfältig, Verkehr).